CN105960531B - 可变排量润滑剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变排量的润滑剂泵(10)，其流体地联接至内燃机(70)并且由所述内燃机机械地驱动，用于将加压的润滑剂泵送至所述发动机(70)。所述泵包括：具有径向上可滑动叶片(14)的、在可移位控制环(12)中旋转的泵转子(13)，所述可移位控制环相对于转子轴线(90)在具有高偏心度的高泵送容量位置和具有低偏心度的低泵送容量位置之间是径向可移位的或枢转的；以及用于控制所述润滑剂通过泵出口(21)离开所述泵(10)的排出压力Pd的压力控制系统。所述压力控制系统包括：连接至所述压力控制室(25)的控制端口(66)和用于连接或断开所述控制端口(66)至大气压pa的可移位控制阀体(92)，在所述控制阀体(92)的第一纵向端部的第一阀室(55)和在第二纵向端部的第二阀室(57)，所述第一阀室(55)直接以所述排出压力pd充注，被加压的第一阀室(55)与被加压的第二阀室(57)相反地将所述控制阀体(92)推入至低排出压力位置，以及带有排出阀(42)的流体阀控制管线(40)，用于使润滑剂从所述第二阀室(57)排出至大气压力pa。

Description

可变排量润滑剂泵
技术领域
本发明涉及用于为内燃机提供加压的润滑剂的机械可变排量润滑剂泵。
背景技术
机械润滑剂泵由发动机机械地驱动。润滑剂泵流体地联接至内燃机，用于将加压的润滑剂泵送至所述内燃机并且泵送通过所述内燃机。
WO 2012/113437公开一种带有泵转子的可变润滑剂泵，具有在可移位控制环内旋转的径向可滑动叶轮，其相对于转子轴线在具有高偏心度的高泵送容量位置和具有控制环低偏心度或无偏心的低泵送容量位置之间是径向上可移位的或可枢转的。泵设有压力控制系统，用于控制在泵出口处的加压润滑剂的排出压力。压力控制系统包括流体压力控制室，用于将可移位控制环推入具有高控制环偏心度的高泵送容量方向。压力控制系统还包括流体导引室，用于抵抗由压力控制室产生的力将控制环推入低泵送容量方向。压力控制室是导引室的对抗方。导引室以及控制室直接流体连接至排出压力。
压力控制室也经由控制压力控制室中压力的压力控制阀可流体连接至大气压力。压力控制阀设有用于打开或关闭控制阀的控制端口的控制阀柱塞。压力控制阀的控制端口连接至压力控制室的出口，使得压力控制室连接至压力控制阀的低排出压力位置的大气压力。低排出阀位置是最小偏心度阀位置。在最大控制环偏心度位置的压力控制阀的高排出压力位置，压力控制室仅连接至排出压力。这种控制布置提供了短流体路径，使得控制质量和控制稳定性良好。但是，在不利条件下，例如如果润滑剂中存在可观容量气体，那么这种控制布置的控制质量并不令人满意。
WO 2012/113 437 A1和US 2 740 256 A都公开了具有控制阀的机械可变排量润滑剂泵，其中可移位控制阀体被阀弹簧推入高排出压力阀位置。阀弹簧的支承基础是在小范围内液压可移位的以预加载阀弹簧，从而可以选择排出压力的第二水平。
本发明的目的是提供一种具有简单的压力控制系统的可变排量润滑剂泵，允许选择不同的排出压力水平。
发明内容
该目的是通过具有权利要求1的特征的可变排量润滑剂泵实现的。
根据本发明所述的润滑剂泵的压力控制阀设有可移位控制阀体，其从两侧被第一阀室中和对抗(counteracting)的第二阀室中的润滑剂压力直接推动。在所述压力控制阀的第一纵向端部的第一阀室可通过润滑剂泵的排出压力pd直接充注。如果可变位控制阀体被第一阀室中的润滑剂压力推入至低排出压力方向，那么可变位控制阀体流体地连接阀控制端口至大气压力pa，所述阀控制端口直接连接至压力控制室，使得控制环的偏心度减小，从而使得泵的排出压力也相应地减小。
在控制阀的另一纵向阀端部，第二阀室对抗第一阀室设置。第二阀室还流体地可连接至泵的排出压力pd。被加压的第二阀室将控制阀体推入至关闭位置，在关闭位置，控制阀体关闭控制端口至大气压力pa的连接。结果是，控制室中的压力被提高至排出压力pa，控制环被推入至高偏心度方向。
流体阀控制管线设置成用于使润滑剂从第二阀室排出至大气压力pa。流体阀控制管线设有排出阀，其允许完全地打开或完全地关闭阀控制管线，从而控制第二阀室中的压力在排出压力pd和大气压力pa之间。由第二阀室中的润滑剂产生的压力可被逐步地或无级地控制。这种简单及成本效益的布置允许限定不同水平的泵的排出压力。
泵的排出压力的水平可适应特殊情况下的压力需求，例如当发动机启动时、当发动机冷却时、当发动机温热时、或当不依赖于其它条件需要润滑剂泵的最高泵送率时。由于泵的泵送性能可适于在三个或更多步骤中，因此也可以适于泵送性能从而最小化发动机的燃料消耗。
当排出阀打开且阀控制管线连接第二阀室至大气压力pa时，最低可用压力被施加到第二控制室。这在任何情况下致使一封闭的控制端口，使得控制室中的流体压力被清除至排出压力pd。因此，控制环被迫使进入最大泵送容量方向以至其最大偏心度，从而选择泵的最大泵送容量。恒定排出压力pd的控制被关闭。在特殊情况下，有必要迫使控制环至最大偏心度和最大排出压力pd，无关于其它参数和情况。尤其是如果润滑剂中存在太多空气，有必要将泵转换成最大偏心度条件以避免发动机的充分润滑、泵振动和泵噪音。
根据本发明的优选实施方式，阀弹簧设置在所述第二阀室内，用于使所述控制阀体预紧至所述高排出压力位置。在第二阀室中的阀弹簧限定排出压力的控制水平并且确保压力控制阀的故障保护配置。如果在阀控制管线中的排出阀打开且第二阀室由此连接至大气压力pa，控制阀体抵抗第一阀室中的压力被阀弹簧推入的关闭位置。
根据另一优选的实施方式，连接通道设置在所述控制阀体内，用于直接连接所述第一阀室与所述第二阀室。在控制阀体中的连接通道是将排出压力提供至第二阀室的简单可靠且不贵的方式。优选地，流体节流阀设置在控制阀体中的连接通道中。连接通道节流阀允许限定第二阀室中的不同压力水平，使得至第二阀室以及通过打开排出阀的总润滑剂流动和润滑剂损失减到最小。
优选地，所述排出阀是由控制单元电控制的电气阀。控制单元可具有有关润滑剂温度、发动机温度、总排出压力和/或其它有关参数的信息。控制单元可限定依赖于设定参数的排出压力pd。优选地，排出阀是比例阀，其允许限定第二阀室中的不同润滑剂压力水平。
根据优选的实施方式，在所述第一阀室中的所述控制阀体的活塞面积比在所述第二阀室中的活塞面积更大。
根据另一优选的实施方式，所述导引室直接以所述排出压力pd充注。
可替代地，导引室经由控制阀体中的通路且经由压力控制阀的导引端口以排出压力pd充注。优选地，导引端口是在控制阀壳体或汽缸中的开口。在控制阀体的低排出压力位置，导引室以排出压力pd充注。在控制阀体的高排出压力位置，导引室经由所述通路以大气压力pa充注。另外地，控制室优选地经由控制阀体和控制端口中分开的通路可以排出压力pd充注。在控制阀体的高排出压力位置，通路和控制端口彼此流体串联(in-line)，并且由此限定开口阀，使得控制室以排出压力pd装载。在控制阀体的低排出压力位置，通路和控制端口彼此不串联，从而控制室不以排出压力pd装载，但以施加到控制端口的大气压力pa装载。
根据优选的实施方式，控制阀体可具有介质排出压力位置，在该位置，控制端口连接至排出压力pd以及大气压力pa。在控制阀体的介质排出压力位置，排出压力pd和大气压力pa之间的压力可在控制室内限定。这允许限定泵的设定排出压力pd的介质水平。可替代地或另外地，控制阀体可具有介质排出压力位置，在该位置，导引端口连接至排出压力pd以及大气压力pa。在控制阀体的介质排出压力位置，排出压力pd和大气压力pa之间的压力可在导引室中限定。这允许限定泵的设定排出压力pd的另一介质水平。
优选地，所述控制室的活塞面积比所述导引室的活塞面积更大。
根据本发明优选的实施方式，所述控制环被预张紧弹簧预紧至所述高泵送容量方向。预张紧弹簧是导引室的对抗方(antagonist)并且优选地布置在控制室。
附图说明
参考附图描述本发明的两个实施方式，其中：
图1示出连同内燃机的可变排量润滑剂泵的第一布置，其中，所述泵设有控制阀，用于限定控制室内的润滑剂压力，控制阀处在高排出压力位置，使得泵的控制室内的压力等于泵的排出压力pd；
图2示出图1的布置，其中控制阀处在低偏心度位置，使得泵的控制室内的压力等于大气压力pa；
图3示出连同内燃机的可变排量润滑剂泵的第二布置，其中，所述泵设有控制阀，用于限定泵的控制室内以及导引室内的润滑剂压力，控制阀处在高排出压力位置，使得控制室内的压力等于排出压力pd，导引室内的压力等于大气压力pa；
图4示出图3的布置，其中控制阀处在介质排出压力位置，使得控制室内及导引室内的压力处于排出压力pd和大气压力pa之间；
图5表示图3的布置，其中控制阀处在低排出压力位置，使得控制室内的压力等于大气压力pa，导引室内的压力等于排出压力pd；
图6表示控制阀的第三布置，其中排出阀选择性地将第二阀室连接至大气压力pa或排出压力pd。
具体实施方式
图1至6表示包括一起展示出润滑剂路的相关元件的可变排量润滑剂泵10；10’和内燃机70的润滑剂路布置的示意图。润滑剂泵10；10’由发动机70机械地驱动，使得润滑剂泵10；10’的旋转速度与发动机70的旋转速度成比例。润滑剂泵10；10’通过泵入口20从润滑剂箱50吸取润滑剂并且以排出压力pd通过泵出口21和润滑剂供给线80泵送加压的润滑剂。润滑剂从发动机70经过返回线186回到润滑剂处于大气压力pa之下的润滑剂箱50。
泵10；10’包括限定空腔16的泵壳体11，其中带有径向上可滑动叶片14的泵转子13在可移位控制环12中旋转。泵壳体11由两个泵侧壁15封闭，其中一个在附图中未示出。泵侧壁15、叶片14、泵转子13和控制环12限定五个旋转泵室17。侧壁15的其中一个设有泵室进入开口18和泵室放出开口19，通过它们，润滑剂流入旋转的泵室17以及离开旋转的泵室17。
控制环12在径向方向上是可线性移位的，使得控制环12相对于泵转子13的旋转轴线90的偏心度可被设置，从而使控制环12在具有低偏心度的低泵送容量位置和具有高偏心度的高泵送容量位置之间移位，如图所示的。
控制环12设有部分地容纳在压力控制室25内的控制室柱塞24并且设有部分地容纳在与压力控制室25相反的导引室23内的导引室柱塞29。压力控制室25和导引室23由泵壳体11限定并且是对抗方。控制环12和柱塞29、24是一个单个一体部件。控制室柱塞24的活塞面积26比导引室柱塞29的活塞面积22更大。
控制环12被位于压力控制室25内的预张紧弹簧28预紧至高泵送容量方向。预张紧弹簧28和控制室25均为导引室23的对抗方。
参照图1和2所示的第一实施方式，压力控制室25通过包括压力节流阀67的内部压力管线87与排除压力pd直接流体连接。润滑剂可经由节流阀67流动通过内部压力管线87并且通过控制阀入口27流入压力控制室25，使得在节流阀67处发生校准压降，如果润滑剂流动通过节流阀67。如果润滑剂不流动通过压力管线87，压力控制室25内的润滑剂压力大体上等于排出压力pd。在压力控制室25中，预张紧的弹簧28设置为将控制室柱塞24和控制环12预紧至高泵送容量方向。导引室23通过内部压力管线86以泵10的排出压力pd被直接加压。
在压力控制室25中的润滑剂压力基本上通过压力控制阀60控制。压力控制阀60设有直接连接到控制室入口27的控制端口66并且设有大气端口116。大气端口116经由内部润滑剂管线120连接至泵10的阀排出端口30。阀排出端口30连接至在大气压力pa下的润滑剂箱50。当控制阀60打开时，压力控制阀60将控制室入口27连接至大气压力pa，使得控制室25中的压力低于排出压力pa。如果控制阀60完全打开，在节流阀67处的压降过度，使得控制室25中的液体压力等于或接近于大气压力pa。如果控制室不完全打开，控制室25中的液体压力大约在排出压力pd和大气压力pa之间。
压力控制阀60设有带有可移位控制阀体92的控制阀壳体69，其设有限定第一柱塞的第一阀体部分62、限定第二柱塞的第二阀体部分64、以及机械地连接第一阀体部分62和第二阀体部分64的柱塞轴63。控制阀体92设置成在图2所示的打开位置和图1所示的关闭位置之间是可移位的。在打开阀位置，压力控制室25经由控制室入口27、连接通道83、控制端口66和阀排出端口30与始终处于大气压力pa下的润滑剂箱50流体连接。
控制阀体92的位置这样被确定：通过预张紧控制阀体92至关闭位置的控制阀预张紧弹簧68，通过在一个纵向阀体端部处作用在第一阀体部分62上的流体压力进入打开位置以及在其他阀体纵向端部处作用在第二阀体部分64上的流体压力进入关闭位置。阀体部分62、64分别限定在阀壳体69内的圆柱形柱塞。阀体部分62、64均由柱塞轴63连接，其直径小于阀壳体69的内周长。控制阀壳体69和第一阀体部分62的活塞区域56限定第一阀室57。控制阀壳体69和第二阀体部分64的活塞区域58限定第二阀室57。第一阀体部分活塞区域56大于第二阀体活塞区域58。
第一阀室55经由第一阀室端口61以排出压力pd直接被加压。
压力控制阀60的关闭阀位置被限定为高偏心度位置，并且打开阀位置被限定为低偏心度位置。图1所示的高偏心度阀位置是对于压力控制阀60的高排出位置的另一表述。图2中所示的低偏心度阀位置是对于低偏心度压力位置的另一表述。
控制阀体92设有纵向连接通道52，其流体地连接第一阀室55和第二阀室57。连接通道52设有流体节流阀54，用于液流从第一阀室55流过连接通道52至第二阀室57的节流。
第二阀室57设有排出端口46，其经由带有电排出阀42的阀控制管线40流体地连接至润滑剂箱50的大气压pa。排出阀42通过依赖于排出压力pd、泵10的旋转速度和润滑剂温度控制排出阀42的控制单元44控制。排出阀42通常可以是两点阀、但优选的是比例阀。如果排出阀42完全关闭，在第二阀室57中的压力大体上等于排出压力，其通过第一阀室55和连接通道52充注。如果排出阀42逐渐打开或完全打开，第二阀室57中的液体压力处在排出压力pd和大气压力pa之间，都等于大气压力pa。
在临界情况下，控制单元44完全关闭排出阀42，使得阀体92被第二阀室57中的排出压力pd以及阀弹簧68强迫至关闭位置，使得控制端口66被关闭并且压力控制室25中的压力提高到排出压力pd，结果是控制环12被强迫至高泵送容量位置。在高泵送容量位置，泵10被迫以最高可能有效容量性能泵送。
在图3至5所示的第二实施方式中，控制室25以及导引室23均以液体压力仅通过压力控制阀60’充注。控制室25和导引室23不通过发起通道(author channel)充注，而且不直接以泵10’的排出压力pd充注。
控制阀体100另外地设有径向通路104，用于在第一阀体部分62’的外表面径向地连接纵向连接通道52与圆周导引端口102。阀壳体69’设有导引端口110，其纵向程度大于导引端口102和柱塞轴63之间的柱塞段的纵向程度。
控制阀体100还另外地设有径向通路108，用于在第二阀体部分64’的外表面径向地连接纵向连接通道52与圆周柱塞控制端口106。阀壳体69’设有控制端口66’，其纵向程度大于柱塞控制端口106和柱塞轴63之间的柱塞段的纵向程度。
在图3所示的控制阀60’的高泵送容量位置，导引室23经由连接管线86’、控制阀壳体69’中的导引端口110、柱塞轴63周围的控制阀壳体69’内的空腔、以及控制阀60’的出口端口112仅连接至大气压力pa。在该控制阀位置，控制室25经由径向连接通道52、阀体100的径向通路108和柱塞控制端口106以及经由控制端口66’连接至排出压力pd。
在图5所示的控制阀60’的低泵送容量位置，导引室23经由控制通道52、阀体100的径向通路104和圆周柱塞导引端口102并且经由壳体导引端口110只连接到排出压力pd。在该控制阀位置，控制室经由控制端口66’、柱塞轴63周围控制阀壳体69’内的空腔、和控制阀60’的出口端口112仅连接至大气压力pa。
在控制阀体100的介质排出压力位置，导引室23以及控制室25连接至排出压力pd以及大气压力pa，使得在导引室23中以及控制室25中，排出压力pd和大气压力pa之间的液体压力存在。
在图6所示的第三实施方式中，泵10’基于图3至5所示的第二实施方式。连接通道52’在此，与图1至5所示的实施方式相比，不连接第一阀室55和第二阀室57。可替代地，排出阀42’是二/三阀，其可替代地经由流体阀控制管线40连接第二阀室57与大气压力pa或者经由连接管线122连接第二阀室57与排出压力pd。
压力控制阀60’和排出阀42的布置也可应用于图1至3所示的第一实施方式中。

Claims (14)

1.一种可变排量的润滑剂泵(10；10’)，该可变排量的润滑剂泵流体地连接至内燃机(70)并且由该内燃机机械地驱动，用于以排出压力pd将加压的润滑剂泵送至所述内燃机(70)，所述可变排量的润滑剂泵包括：
具有径向上可滑动叶片(14)的、在可移位的控制环(12)中旋转的泵转子(13)，所述可移位的控制环(12)相对于转子轴线(90)在控制环相对于转子轴线(90)的具有高偏心度的高泵送容量位置和具有低偏心度的低泵送容量位置之间是径向上可移位的或可枢转的，
用于控制所述润滑剂排出压力Pd的压力控制系统，所述压力控制系统包括：
以排出压力Pd可充注的压力控制室(25)，用于将所述控制环(12)推入至高泵送容量方向，
以排出压力pd可充注的导引室(23)，用于与所述压力控制室(25)相反地将所述控制环(12)推入至低泵送容量方向，和
控制所述压力控制室(25)中的压力的压力控制阀(60；60’)，所述压力控制阀(60；60’)包括：
连接至所述压力控制室(25)的控制端口(66；66’)，以及可移位的控制阀体(92；100)，用于连接或断开至大气压力pa的所述控制端口(66；66’)，
在所述控制阀体(92；100)的第一纵向端部的第一阀室(55)和在第二纵向端部的第二阀室(57)，所述第一阀室(55)直接以所述排出压力pd充注，被加压的第一阀室(55)与所述被加压的第二阀室(57)相反地将所述控制阀体(92；100)推入至低排出压力位置，以及
具有排出阀(42)的流体阀控制管线(40)，用于将润滑剂从所述第二阀室(57)排出至大气压力pa。
2.根据权利要求1所述的可变排量润滑剂泵(10；10’)，其中，阀弹簧(68)设置在所述第二阀室(57)内，用于将所述控制阀体(92；100)预紧至高排出压力位置。
3.根据权利要求1所述的可变排量润滑剂泵(10；10’)，其中，连接通道(52)设置在所述控制阀体(92；100)内，用于直接连接所述第一阀室(55)与所述第二阀室(57)。
4.根据权利要求3所述的可变排量润滑剂泵(10；10’)，其中，所述流体节流阀(54)设置在所述连接通道(52)中。
5.根据权利要求1所述的可变排量润滑剂泵(10；10’)，其中，所述排出阀(42)是由控制单元(44)电控制的电气阀。
6.根据权利要求1所述的可变排量润滑剂泵(10；10’)，其中，所述排出阀(42)是比例阀。
7.根据前述权利要求1-6之一所述的可变排量润滑剂泵(10)，其中，在所述第一阀室(55)中的所述控制阀体(92；100)的活塞面积(56)比在所述第二阀室(57)中的活塞面积(58)大。
8.根据前述权利要求1-6之一所述的可变排量润滑剂泵(10)，其中，所述导引室(23)直接以所述排出压力pd充注。
9.根据前述权利要求1至6之一所述的可变排量润滑剂泵(10’)，其中所述导引室(23)经由所述控制阀体(100)中的通路(104)并且经由处于所述控制阀体(100)的低排出压力位置的所述压力控制阀(60’)中的导引端口(102)以所述排出压力pd充注，并且经由在所述控制阀体(100)的高排出压力位置的这些通路(102,104)以所述大气压力pa充注。
10.根据前述权利要求1至6之一所述的可变排量润滑剂泵(10’)，其中，所述控制室(25)经由所述控制阀体(100)中的通路(108)和处于所述控制阀体(100)的高排出压力位置的控制端口(66’)以所述排出压力pd充注，并且在所述控制阀体(100)的低排出压力位置以所述大气压力pa充注。
11.根据权利要求9所述的可变排量润滑剂泵(10’)，其中，在所述控制阀体(100)的介质排出压力位置，所述控制端口(66’)连接至所述排出压力pd以及大气压力pa。
12.根据权利要求9所述的可变排量润滑剂泵(10’)，其中，在所述控制阀体(100)的介质排出压力位置，所述导引端口(102)连接至所述排出压力pd以及大气压力pa。
13.根据前述权利要求1-6之一所述的可变排量润滑剂泵(10；10’)，其中，所述控制室(25)的活塞面积(26)比所述导引室(23)的活塞面积(22)大。
14.根据前述权利要求1-6之一所述的可变排量润滑剂泵(10；10’)，其中，所述控制环(12)被预张紧弹簧(28)预张紧至所述高泵送容量方向。
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